SMC成型工藝.ppt

課件 第四章模壓成型 4 3SMC成型工藝 4 3 1SMC的特點與種類 4 3 1 1SMC 片狀模塑料 SheetMoldingCompound 的特點 SMC基本組成 不飽和聚酯樹脂 增稠劑 引發(fā)劑 交聯(lián)劑 低收縮添加劑 填料 內(nèi)脫模劑 著色劑等混合物浸漬短切玻纖粗紗或玻纖氈 兩表面加上保護膜 聚乙烯或聚丙烯薄膜 形成的片狀模壓成型材料 使用時除去薄膜 按尺寸裁剪 然后進行模壓成型 4 3 1SMC的特點與種類 課件 第四章模壓成型 SMC具有的特點 1 制品的重現(xiàn)性好 SMC的制造不易受操作者和外界條件的影響2 加工制品操作處理方便 不粘手3 作業(yè)環(huán)境清潔 大大改善了勞衛(wèi)環(huán)境4 片材質(zhì)量均勻 適宜壓制截面變化不大的大型薄壁制品5 樹脂和玻璃纖維可以流動 可成型帶肋條和凸部的制品6 成型的制品表面光潔度高7 生產(chǎn)效率高 成型周期短 成本低 4 3 1SMC的特點與種類 課件 第四章模壓成型 4 3 1 2SMC的種類 BMC BulkMoldingCompound 塊狀模塑料 4 3 1SMC的特點與種類 改良了的預混塊狀成型材料 可用于壓制和擠出成型 與SMC區(qū)別 BMC纖維含量較低 長度較短 填料含量較大 因而BMC強度較SMC低 BMC適用于制造小型制品SMC用于生產(chǎn)大型薄壁制品 課件 第四章模壓成型 TMC 厚片狀模塑料 5 08cm厚 2英寸 4 3 1SMC的特點與種類 SMC 片狀模塑料 0 63cm厚 1 4英寸 厚度增大 纖維隨機分布 增強了物料混合效果 流動性提高 改善了浸透性 由于聚乙烯薄膜用量的減少 降低了模塑料成本 課件 第四章模壓成型 結(jié)構(gòu)SMC 4 3 1SMC的特點與種類 結(jié)構(gòu)SMC的纖維含量一般在50 以上 纖維含量高 纖維定向分布使強度得到很大改善 課件 第四章模壓成型 高強SMC HMC 幾乎沒有填料 纖維含量60 80 定向分布 短切 樹脂含量35 以下 XMC 幾乎沒有填料 纖維含量70 80 定向連續(xù)纖維 20 30 聚酯樹脂 4 3 1SMC的特點與種類 具有極好的流動性和成型表面 制品強度是普通SMC制品的3倍 制品在一定方向的強度為鋼材的4倍 質(zhì)量僅為鋼材的1 2 課件 第四章模壓成型 低收縮SMC LS SMC LomShrinkage SMC 滲透增稠SMC ITP SMC InterpeneteratingThickingProcess SMC 4 3 1SMC的特點與種類 采用低收縮樹脂或加入熱塑性低收縮添加劑制造 成品收縮可趨于零 適于制造尺寸精度高和表面光潔度高的制品 不需要普通SMC所需的專門熟化室 具有室溫下24小時不粘手的特點 制品具有高度剛性 耐沖擊性 尺寸穩(wěn)定性的特點 課件 第四章模壓成型 4 3 2SMC的組分及其性能 4 3 2 1不飽和聚酯樹脂 4 3 2SMC的組分及其性能 要求 1 低粘度 便于浸漬玻纖 2 易同增稠劑反應 滿足增稠要求 3 固化迅速 提高生產(chǎn)效率 4 熱強度較高 保證脫模時制品不被損壞 5 有足夠的韌性 在制件發(fā)生某些變形時不致開裂 課件 第四章模壓成型 4 3 2 2交聯(lián)劑 引發(fā)劑 阻聚劑 降低樹脂的粘度 可與聚酯發(fā)生共聚反應 使聚酯大分子通過交聯(lián)單體自聚的 鏈橋 而交聯(lián)固化 改善制品硬度 耐腐蝕性能等 4 3 2SMC的組分及其性能 1 交聯(lián)劑 常用的交聯(lián)劑 苯乙烯 甲基丙烯酸甲酯 鄰苯二甲酸二丙烯酯等 課件 第四章模壓成型 必須滿足的要求 貯存 操作安全 室溫下不分解 制得的SMC貯存期長 達到溫度時能迅速分解 交聯(lián) 價格便宜 4 3 2SMC的組分及其性能 引發(fā)劑的用量需進行控制 用量過多 產(chǎn)物分子質(zhì)量較低 力學性能差 反應速度過快 樹脂急劇固化收縮 制品容易開裂 用量過少 產(chǎn)品固化不足 2 引發(fā)劑 課件 第四章模壓成型 防止不飽和聚酯樹脂在室溫下交聯(lián)聚合 目的 延長貯存期 4 3 2SMC的組分及其性能 隨阻聚劑加入量增多凝膠時間增長 3 阻聚劑 課件 第四章模壓成型 4 3 2 3增稠劑 4 3 2SMC的組分及其性能 SMC在壓制成型 貯存 運輸過程中均需要有較高的粘度 制備SMC時要求粘度低 浸漬纖維 粘度的提高通過增稠劑實現(xiàn) 通過增稠劑控制SMC從生產(chǎn)到使用全過程的粘度變化 課件 第四章模壓成型 4 3 2SMC的組分及其性能 1 增稠劑的選用原則 在制備時 要求粘度很低 以保證樹脂對玻璃纖維和填料的充分浸漬 當纖維和填料被浸漬后 又要求粘度迅速增高 以適應貯運和模壓操作 增稠后的坯料 在模壓溫度下能迅速充滿模腔 并使樹脂與纖維不發(fā)生離析 增稠后的粘度 在貯存期內(nèi)必須穩(wěn)定在可模壓的范圍內(nèi) 增稠作用在生產(chǎn)中應該有穩(wěn)定的重現(xiàn)性 課件 第四章模壓成型 理想增稠曲線1 浸漬階段 2 增稠階段 3 貯存階段 4 3 2SMC的組分及其性能 課件 第四章模壓成型 2 增稠劑的品種及使用 常用的增稠劑 IIA族金屬氧化物或氫氧化物 MgO Mg OH 2 CaO Ca OH 2 MgO增稠的效果 與MgO活性和加入量有很大的關(guān)系 4 3 2SMC的組分及其性能 應用較廣的增稠劑特點 增稠速度快 短時間內(nèi)能達到最高粘度 MgO用量對不飽和聚酯增稠特性的影響 增加MgO用量會顯著降低SMC的耐水性 課件 第四章模壓成型 1 CaO3 8 Ca OH 22 9 2 CaO4 1 Ca OH 22 5 3 CaO4 6 Ca OH 22 1 4 CaO4 8 Ca OH 21 6 4 3 2SMC的組分及其性能 增稠劑復合使用增稠效果更好 CaO Ca OH 2 MgO CaO CaO Mg OH 2等 增稠劑用量一般在3 左右 CaO Ca OH 2增稠劑系統(tǒng)對樹脂的增稠特性 含6 Ca Ca OH 2決定系統(tǒng)的起始增稠特性 CaO決定系統(tǒng)能達到的最高粘度水平 總含鈣量一定時 CaO越多 初期增稠越緩慢 最終粘度越高 課件 第四章模壓成型 3 影響增稠效果的因素 除增稠劑類型和用量外 a 聚酯樹脂酸值的影響 增稠速度與樹脂酸值成比例 酸值為零時增稠劑無增稠效果 酸值愈高 增稠效果愈明顯 4 3 2SMC的組分及其性能 樹脂酸值對增稠速度的影響 課件 第四章模壓成型 b 增稠劑活性的影響 增稠劑活性愈高 增稠效果愈好 增稠劑貯存過程中活性下降 應注意隔絕空氣 c 微量水分的影響 微量水分 0 1 0 8 對增稠初期 可提高增稠速度 若含1 以上的水分 則增稠效果變慢 4 3 2SMC的組分及其性能 樹脂增稠特性與含水量的關(guān)系 曲線上所注數(shù)字為樹脂糊系統(tǒng)中所含水分 課件 第四章模壓成型 d 溫度的影響 隨溫度升高 增稠速度加快 提高溫度可降低樹脂系統(tǒng)發(fā)生化學增稠前的粘度 以利于樹脂糊的輸送和對纖維的浸漬 另一方面 較高的溫度能使浸漬后的系統(tǒng)粘度迅速增快并達到更高的增稠水平 4 3 2SMC的組分及其性能 樹脂增稠與溫度的關(guān)系 若縮短貯存SMC的啟用期 可將其在45 烘房內(nèi)進行稠化 若延長貯存期 應在較低的溫度 小于25 下存放 課件 第四章模壓成型 4 增稠機理 兩個階段 第一階段 金屬氧化物或氫氧化物與聚酯端基 COOH進行酸堿反應 生成堿式鹽 4 3 2SMC的組分及其性能 課件 第四章模壓成型 堿式鹽之間或與聚酯之間進一步脫水使分子量成倍增加 4 3 2SMC的組分及其性能 MgO和MgOH的堿式鹽不進行此脫水反應 CaO和CaOH堿式鹽可繼續(xù)進行此脫水反應 課件 第四章模壓成型 堿式鹽與聚酯分子中的酯基 氧原子 以配位鍵形成絡合物 4 3 2SMC的組分及其性能 第二階段 鎂鹽的絡合反應 課件 第四章模壓成型 Ca鹽的絡合反應 4 3 2SMC的組分及其性能 聚酯的分子量成倍提高 粘度上升而增稠 第一階段的反應對于達到熟化粘度的時間有決定意義 是分子質(zhì)量提高和絡合反應的基礎 第二階段反應對于加速稠化 提高最終熟化粘度有重要作用 課件 第四章模壓成型 4 3 2 4低收縮添加劑 一般聚酯樹脂的固化收縮率為7 10 加入低收縮添加劑后可大幅度降低收縮率 使收縮率接近于零 還可使SMC制品表面光滑 無裂紋 低收縮添加劑均為熱塑性高分子聚合物一般摻量為5 左右 4 3 2SMC的組分及其性能 熱塑性聚合物的存在使固化時間延長 放熱峰溫度下降 對不飽和聚酯交聯(lián)網(wǎng)絡起增速作用 降低了樹脂體系的強度 課件 第四章模壓成型 1 低收縮添加劑的作用機理 當SMC在模具中加熱固化時 隨體系的溫度升高 樹脂發(fā)生熱膨脹 聚酯與苯乙烯開始發(fā)生聚合 相當于其在熱塑性聚合物的內(nèi)壓力下進行固化 因而在未發(fā)生收縮前就被固定下來了 即熱塑性樹脂熱膨脹力阻止了聚酯固化時的收縮 4 3 2SMC的組分及其性能 熱塑性樹脂固化稍遲 雖然聚合降溫時也發(fā)生收縮 但是此時周圍熱固性樹脂已經(jīng)固化 故只能形成局部微孔收縮而不能形成整體收縮 課件 第四章模壓成型 熱塑性聚合物加入到熱固性樹脂中的低收縮機理 樹脂受熱時膨脹 熱固性樹脂與熱塑性樹脂的固化時間不同 熱固性樹脂首先聚合固化 其在熱塑性樹脂的熱膨脹壓力下不能收縮 待溫度下降時 熱塑性樹脂固化收縮 而周圍的熱固性樹脂已固化定型 使得熱塑性樹脂只能在局部收縮造成微孔 而不會使整體收縮變形 4 3 2SMC的組分及其性能 課件 第四章模壓成型 普通不飽和聚酯樹脂與低收縮不飽和聚酯固化時的體積變化 4 3 2SMC的組分及其性能 課件 第四章模壓成型 2 低收縮添加劑的選擇 常見的低收縮添加劑 聚氯乙稀PVC 聚苯乙烯PS 聚乙烯PE 氯乙烯 醋酸乙烯共聚物PVAc 低收縮劑的種類 用量與線收縮率的關(guān)系1 氯醋共聚物 2 聚苯乙烯 3 聚乙烯 4 3 2SMC的組分及其性能 課件 第四章模壓成型 4 3 2 5無機填料 屬惰性物質(zhì) 作用 1 降低材料成本 2 改善制品性能 缺點 4 3 2SMC的組分及其性能 隨填料加入量增加 樹脂糊粘度增大 導致配料和浸漬作業(yè)困難 密度增大 課件 第四章模壓成型 1 填料的類型 硅酸鹽類 石棉 滑石粉 瓷土 氧化硅 硅藻土 火山灰 粉煤灰 玻璃微球等 碳酸鹽類 輕質(zhì)碳酸鈣 重質(zhì)碳酸鈣 硫酸鹽類 硫酸鋇 硫酸鈣 氧化物類 氧化鋁粉 鈦白粉等 4 3 2SMC的組分及其性能 課件 第四章模壓成型 2 填料的性能及選擇 性能指標 細度 油吸附量 觸變性 細度 粒徑要求小于120 m 120目 88 m 170目 水泥細度 60 m 200目 顆粒太粗容易分離沉淀 太細 吸油率高 樹脂用量大 油吸附量 填料被亞麻仁油潤濕的質(zhì)量百分比 要求有較低的油吸附量 輕鈣3 油吸附量55 58 重鈣60 12 重鈣44 15 4 3 2SMC的組分及其性能 課件 第四章模壓成型 觸變性 當物料受外力作用時 粘度顯著下降 而當外力消除時粘度又逐漸恢復的特性 不宜選用觸變效應高的填料 易使樹脂 纖維分離 綜上 選擇填料時應考慮 1 比重低 2 吸油值低 3 不易腐蝕 4 成本低 5 易分散 不要求均一粒徑 6 無雜質(zhì) 色澤潔白 7 滿足制品性能要求 4 3 2SMC的組分及其性能 課件 第四章模壓成型 經(jīng)常選用的有 碳酸鈣 瓷土 吸油值低 流動性差 流動性好 不易染色 石棉 滑石粉 流動性好 吸油值高 4 3 2SMC的組分及其性能 課件 第四章模壓成型 4 3 2 6內(nèi)脫模劑 SMC成型工藝中 必須采用內(nèi)脫模劑 內(nèi)脫模機理 常用的內(nèi)脫模劑 硬脂酸硬酯酸鋅硬酯酸鈣硬酯酸鎂 熔點 70 133 150 145 用量 樹脂量的1 3 4 3 2SMC的組分及其性能 內(nèi)脫模劑是一些熔點比模制溫度稍低的化合物 與液態(tài)樹脂相溶 但與固化后的樹脂不相容 制品加熱成型時 脫模劑從內(nèi)部逸出到模壓料與模具接觸的界面處 融化并形成障礙 阻止粘著 達到脫模的目的 課件 第四章模壓成型 4 3 2 7增強材料 最常用的是短切玻纖和氈 其次還有石棉纖維 麻和其他纖維 纖維長度 40 50mm 含量 25 35 一般要求 易切割 易分散 浸漬性好 強度高等 4 3 2SMC的組分及其性能 課件 第四章模壓成型 4 3 2SMC的組分及其性能 1 什么是模壓料的收縮性 由哪幾種收縮組成 2 簡述MgO CaO對SMC的增稠機理 3 SMC低收縮添加劑的作用機理是什么 作業(yè) 課件 第四章模壓成型 4 3 3SMC生產(chǎn)工藝 4 3 3 1生產(chǎn)過程 4 3 3SMC的生產(chǎn)工藝 SMC生產(chǎn)工藝流程 樹脂糊制備 樹脂 固化劑 增稠劑 其它 低收縮添加劑 薄膜 粗紗 切割 沉降 浸漬 收卷 稠化 包裝 填料 SMC成型機 課件 第四章模壓成型 1 樹脂糊的制備及上糊操作 批混合法 設備造價低 適合于小批量生產(chǎn) 4 3 3SMC的生產(chǎn)工藝 將樹脂和除增稠劑外的各組分計量后先行混合 再通過計量和混合泵加入MgO增稠劑 保證了每批樹脂糊的增稠時間均一 優(yōu)點 樹脂糊的制備 批混合法和連續(xù)計量混合法 課件 第四章模壓成型 連續(xù)混合法 4 3 3SMC的生產(chǎn)工藝 樹脂糊分為兩部分單獨制備 然后通過計量裝置進入靜態(tài)混合器 混合均勻后連續(xù)喂入到SMC成型機的上糊區(qū) 樹脂糊連續(xù)混料裝置示意圖 最終混料時間短 上糊時粘度比較穩(wěn)定 不會隨存放的時間而變化 但需用多個盛器 操作較復雜些 課件 第四章模壓成型 2 玻纖切割與沉降 切割 用三輥切割機切割 沉降 為使切短的纖維均勻地沉降到下薄膜上 可設置打紗器或吹入空氣 最后纖維靠自重沉降 4 3 3SMC的生產(chǎn)工藝 SMC機組用玻璃纖維三輥切割器1 連續(xù)玻璃纖維 2 橫動桿 3 支承桿 4 金屬輥 5 壓力輥 6 刀片 7 壓塊 8 切割輥 9 金屬輥 課件 第四章模壓成型 3 浸漬和壓實 浸漬 脫泡 壓實主要靠各種輥及片材自身所產(chǎn)生的彎曲 延伸 壓縮和揉捏等作用實現(xiàn) 4 3 3SMC的生產(chǎn)工藝 常用的有兩種結(jié)構(gòu) a 輥筒環(huán)槽壓輥式 有多對壓輥 壓輥的小輥 上輥 為環(huán)槽式 而且相鄰壓輥的環(huán)槽位置不同 造成片料的反復擠壓捏合 起到浸漬壓實的作用 b 彎曲雙帶式 靠兩條彎曲的牽引帶張力提供壓力 使片料反復彎曲捏合 起到浸漬壓實的目的 課件 第四章模壓成型 4 3 3SMC的生產(chǎn)工藝 4 收卷 當片料通過浸漬壓實區(qū)后 用收卷裝置將其卷成一定質(zhì)量的卷 5 熟化與存放 熟化即提高片料的粘度 要求粘度達到模壓粘度范圍 室溫熟化 7 14天 40 熟化 24 36h 存放期限 室溫 15 3個月2 3 6個月 課件 第四章模壓成型 4 3 3 2SMC配方 考慮因素 三種SMC配方 一般型 耐腐蝕型 低收縮型 4 3 3SMC的生產(chǎn)工藝 制品性能 可模壓性 模壓時應具有良好的均勻性和流動性 課件 第四章模壓成型 4 3 3 3工藝參數(shù)的確定 一般參數(shù) 幅寬 0 45 1 5m 由設備確定 厚度 1 3 6 4mm 纖維 含量25 35 長度12 50mm 聚乙烯薄膜厚度 0 05mm SMC單重 3 4kg m2樹脂糊粘度 10 50Pa S涂敷量 3 12kg min 4 3 3SMC的生產(chǎn)工藝 課件 第四章模壓成型 4 4模壓工藝 模壓成型工藝流程 4 4模壓工藝 模具預熱 脫模劑涂刷 料的稱量 料預熱成預成型 裝模 壓制 脫模 后處理 打底及輔助加工 檢驗 成品 壓制前準備 壓制 課件 第四章模壓成型 4 4 1壓制前的準備 1 片狀模塑料的質(zhì)量檢查 壓制前應了解料的質(zhì)量 性能 配方 單重 增稠程度等 對質(zhì)量不好 纖維結(jié)團 浸漬不良 樹脂積聚部分的料應去除 4 4 1壓制前的準備 2 剪裁 按制品結(jié)構(gòu)形狀 加料位置 流動性能 決定剪裁要求 片料多裁剪成長方形或圓形 按制品表面投影面積的40 80 來確定 課件 第四章模壓成型 3 模壓料預熱和預成型 預熱的目的 改善料的工藝性能 提高模壓料溫度 可縮短固化時間 降低成型壓力 提高產(chǎn)品性能 模壓料的預熱方法 加熱板預熱 紅外線預熱 電烘箱預熱 遠紅外預熱及高頻預熱等 4 4 1壓制前的準備 溫度易于控制 恒定 使用方便 但物料內(nèi)外受熱不均 最好應具有熱鼓風系統(tǒng) 溫度80 100 熱效率高 物料受熱均勻 溫度60 80 課件 第四章模壓成型 模壓料預成型 4 4 1壓制前的準備 將模壓料在室溫下預先壓成與制品相似的形狀 然后再進行壓制 預成型操作可縮短成型周期 提高生產(chǎn)效率及制品性能 課件 第四章模壓成型 4 裝料量的估算 裝料量等于模壓料制品的密度乘以體積 再加上3 5 的揮發(fā)物 毛刺等損耗 所以 裝料量等于制品的重量加上3 5 5 脫模劑選用 內(nèi) 外脫模劑結(jié)合使用 內(nèi)脫模劑 硬脂酸 油酸 石蠟等 外脫模劑 硅酯 硅油等 4 4 1壓制前的準備 課件 第四章模壓成型 4 4 2模壓工藝參數(shù) 壓制制度 溫度制度 壓力制度 4 4 2 1溫度制度 加溫的作用 增加分子熱運動和分子間化學反應的能力 促使樹脂塑化和固化 裝模溫度升溫速度最高模壓溫度恒溫時間降溫速度后固化溫度 4 4 2模壓工藝參數(shù) 課件 第四章模壓成型 1 裝模溫度 一定的裝模溫度 有利于趕出低分子物和使物料流動 但此溫度不應使物料發(fā)生明顯的化學變化 模壓料的揮發(fā)物含量高 不熔性樹脂含量低時 裝模溫度應較低 反之裝模溫度應較高 4 4 2模壓工藝參數(shù) 物料放入模腔時模具的溫度 課件 第四章模壓成型 2 升溫速度 對快速模壓不存在升溫速度問題 壓制溫度與裝模溫度相同 對慢速模壓制品 升溫速度0 5 2 min 尤其是對于較厚的制品 由于模壓料的導熱性能較差 升溫過快時 會使固化不均勻 產(chǎn)生內(nèi)應力 甚至可能導致與熱源接觸部位的物料先固化 因而限定內(nèi)部未固化物流的流動 不能充滿模腔 造成廢品 升溫過慢降低生產(chǎn)效率 4 4 2模壓工藝參數(shù) 由裝模溫度到最高壓制溫度的升溫速率 課件 第四章模壓成型 3 最高模壓溫度 根據(jù)樹脂的放熱曲線來確定的 看其在什么溫度下基本完成固化 此溫度即模壓溫度 測試方法 差熱分析 差示掃描量熱儀 4 4 2模壓工藝參數(shù) 4 保溫時間 目的是使制品完全